高二物理（人教版科教版通用）簡諧運(yùn)動(dòng)教案

教案教學(xué)基本信息課題簡諧運(yùn)動(dòng)學(xué)科物理學(xué)段：學(xué)段3年級(jí)高二教材書名：普通高中教科書物理選擇性必修1出版社：人民教育出版社出版日期：2010年4月教學(xué)設(shè)計(jì)參與人員姓名單位聯(lián)系方式設(shè)計(jì)者黃春華北京匯文中學(xué)實(shí)施者黃春華北京匯文中學(xué)指導(dǎo)者張思宇東城教師研修中心課件制作者黃春華北京匯文中學(xué)其他參與者教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)：物質(zhì)觀：從力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的角度認(rèn)識(shí)簡諧運(yùn)動(dòng)的特征，進(jìn)一步深化對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念及能量觀念。通過分析彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，深化對(duì)位移、速度、加速度、機(jī)械能等重要物理概念的認(rèn)識(shí)，并能用圖像描述運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系。科學(xué)思維：在研究彈簧振子這個(gè)理想化模型時(shí)，讓學(xué)生經(jīng)歷模型建構(gòu)的過程，發(fā)展學(xué)生的建模能力。科學(xué)探究：探究簡諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像的特征，發(fā)展科學(xué)探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過查閱知網(wǎng)資料等方式，了解振動(dòng)技術(shù)在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)等多方面的應(yīng)用，體會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)在工業(yè)革命和社會(huì)發(fā)展中的作用。教學(xué)重點(diǎn)：讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)的方法。根據(jù)分析彈簧振子的動(dòng)力學(xué)特征，引出用彈簧振子的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征來定義簡諧運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而介紹描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理方程，并描述其變化規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：用參考圓研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。教學(xué)過程(表格描述)教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)置意圖新課引入新課教學(xué)小結(jié)知識(shí)拓展板書復(fù)習(xí)回顧引導(dǎo)學(xué)生找到物理學(xué)的研究方法：研究物理問題的主要思路和方法是從簡單到復(fù)雜，從特殊到一般，而在研究物理實(shí)際問題時(shí)還常常需要建立物理的理想模型。比如質(zhì)點(diǎn)模型。今天我們要研究的簡諧運(yùn)動(dòng)具有哪些特點(diǎn)呢？一. 機(jī)械振動(dòng)物體或物體的某一部分在某一位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)，通常簡稱為振動(dòng)，這個(gè)位置稱為平衡位置。生活中我們可以利用機(jī)械振動(dòng)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以利用振動(dòng)制作出機(jī)械振動(dòng)排痰儀，服務(wù)于患者。我們還可以從知網(wǎng)上查閱到很多有關(guān)振動(dòng)應(yīng)用的論文。這是心臟跳動(dòng)的曲線、這是聲帶的振動(dòng)曲線、這是東西方向及南北方向地震曲線，這是彈簧振子振動(dòng)曲線。可以看出彈簧振子的振動(dòng)曲線是最簡單的周期性振動(dòng)曲線，我們就從彈簧振子開始研究。什么是彈簧振子呢？彈簧與小球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子，有時(shí)也簡稱為振子。忽略小球和水平桿之間的摩擦，忽略小球運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力，忽略彈簧的質(zhì)量，小球可看成質(zhì)點(diǎn)，這樣我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子，有時(shí)也簡稱為振子。彈簧振子是(理想化模型)。我們一起研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。分析彈簧振子的動(dòng)力學(xué)特征：位移、力、加速度、速度的變化。請(qǐng)看視頻：我們?nèi)∠蛴覟檎较?，用頻閃儀每隔0.05s閃光一次，閃光的瞬間振子被照亮，從而得到閃光時(shí)小球的位置，相鄰兩個(gè)位置之間的時(shí)間相隔為0.05s得到位移隨時(shí)間隨時(shí)間變化的圖像，很像是正弦曲線，它是正弦曲線嗎？分析豎直彈簧振子運(yùn)動(dòng)情況。請(qǐng)看視頻：從實(shí)驗(yàn)中我們可以看到：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的投影和彈簧振子運(yùn)動(dòng)的投影在任何時(shí)間都幾乎相同，太重大的發(fā)現(xiàn)了！這樣我們就可以通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)來研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)了，我們借助參考原來研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。若我們從任意角度??開始計(jì)時(shí)，則就可以得到x=Asin(ωt+φ），這就是簡諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間方程。我們換一個(gè)角度看，如果光線從正上方投射下來，用參考圓的辦法也能得到水平彈簧振子位移與時(shí)間關(guān)系也滿足正弦函數(shù)關(guān)系，x-t圖象也是一條正弦曲線。任一個(gè)方向投射都滿足這個(gè)關(guān)系。三.簡諧運(yùn)動(dòng)1.概念：如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象（x-t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)是一種做簡諧運(yùn)動(dòng)。2.表達(dá)式：x=Asin(ωt+??）通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們研究了機(jī)械振動(dòng)中最簡單最基本的振動(dòng)——簡諧運(yùn)動(dòng)，它是我們研究復(fù)雜振動(dòng)的基礎(chǔ)，研究機(jī)械振動(dòng)以后就可以研究機(jī)械波了，而機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波又是我們研究交流電、無線電波、光波等知識(shí)的基礎(chǔ)，也是未來研究聲學(xué)、光學(xué)、電工學(xué)、無線電學(xué)、自動(dòng)控制等科學(xué)技術(shù)部門的理論基礎(chǔ)。思考：輕質(zhì)彈簧，不計(jì)一切阻力，下列物體是否做簡諧運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)你分析它們的受力情況，找到回復(fù)力與位移關(guān)系，并從能量守恒角度分析系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。簡諧運(yùn)動(dòng)一.機(jī)械振動(dòng)物體或物體的某一部分在某一位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)，通常簡稱為振動(dòng)，這個(gè)位置稱為平衡位置。二.彈簧振子(理想化模型)把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子，有時(shí)也簡稱為振子。三.簡諧運(yùn)動(dòng)1.概念：如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象（x-t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)是一種做簡諧運(yùn)動(dòng)。2.表達(dá)式：x=Asin(ωt+??）讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)的研究方法。引導(dǎo)學(xué)生從各種復(fù)雜的振動(dòng)中找出共性和規(guī)律。引領(lǐng)學(xué)生明確機(jī)械振動(dòng)的概念。提高學(xué)生查閱資料能力引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)從復(fù)雜的問題中抽出簡單的問題。提高學(xué)生分析問題解決問題能力。引領(lǐng)學(xué)生體會(huì)物理理想模型是建立在物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)之上的。提高學(xué)生的建模能力讓學(xué)生體會(huì)建模的方法。引領(lǐng)學(xué)生清晰彈簧振子的運(yùn)動(dòng)過程及物理量之間的變化，清楚理解彈簧振子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。提高學(xué)生分析問題的能力。觀看視頻，理解彈簧振子振動(dòng)特點(diǎn)。提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力。學(xué)生理解研究運(yùn)動(dòng)軌跡可以用頻閃儀照相。并引起學(xué)生對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)的思考使學(xué)生知道用現(xiàn)代技術(shù)手段可以幫助我們研究物理問題。學(xué)生一起分析數(shù)值彈簧振子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，清楚它的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。為引入?yún)⒖紙A的研究方法找到突破口。學(xué)生通過視頻“親眼所見”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生學(xué)習(xí)研究復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的思路和方法。讓學(xué)生體會(huì)尋找證據(jù)的思想。幫助學(xué)生尋找解決問題的思路和方法。引領(lǐng)學(xué)生從數(shù)學(xué)、物理角度探討復(fù)雜問題的解決方案，得到研究結(jié)果。提高學(xué)生研究物理問題能力。學(xué)生與教師一起